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纳米二氧化硅对白水泥基3D打印材料结构变形、流变及力学性能的影响

2021-07-13徐嘉宾孙登田陈明旭黄永波芦令超

硅酸盐通报 2021年6期
关键词:二氧化硅变形结构

金 源,徐嘉宾,孙登田,陈明旭,黄永波,芦令超,程 新

(1.济南大学,山东省建筑材料制备与测试技术重点实验室,济南 250022;2.山东省乡镇企业建材质量监督检验中心,泰安 271000)

0 引 言

3D打印作为智能制造技术中极为重要的一部分,已经被成功应用在陶瓷、高分子材料等领域[1-2]。然而,其在建筑材料领域的发展仍处于起步阶段[3-4]。与传统建筑成型工艺相比,3D打印技术是基于数字化的三维模型,将材料通过螺杆搅拌挤出和层层叠加打印的方式来获得三维实体结构[5]。建筑材料3D打印具备很多优点,包括:①建造速度快,可以缩短工期;②打印异形结构,定制化强;③减少扬尘的产生,保护环境;④减少人工的使用,降低成本[6]。

对于建筑3D打印材料来说,影响最终打印样品结构和性能的因素主要包括三个:可泵送性、可挤出性和可堆积性[7-8]。可泵送性表示打印浆体从料筒输送到挤出喷嘴的难易程度,其中一个重要的问题是在输送过程中浆体的离析现象,这可能会导致在泵送过程中的均匀性较差而造成浆体堵塞[9]。可挤出性是指浆体在挤出装置中经过螺杆搅拌从喷嘴处挤出的难易程度[10-11]。而可堆积性或者可建造性是水泥基浆体从喷嘴挤出后打印结构的形状保持性能,要求打印浆体不发生结构变形[12]。目前,通过流变性能来调控打印材料的结构变形是切实可行的方法,包括屈服应力、触变性和粘弹性等。例如,Ketel等[13]通过调控水泥基浆体的流变性能来揭示流变性能与收缩之间的打印适应性,以建立优良的打印结构。……

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